沼气生物脱硫原理十篇

沼气生物脱硫原理篇1

关键词：农村；沼气脱硫；技术问题

中图分类号：S216.4 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160532132

1 农村户用沼气脱硫技术概述

沼气是一种混合的可燃性气体，主要成分为CH4、CO2，其中，甲烷含量为50%～70%、二氧化碳含量为30%～40%，同时还含少量硫化氢、一氧化碳、氮气和水汽等杂质。其中硫化氢是一种可燃性的无色气体，在常温的状态下表现为无色，且会散发出臭鸡蛋的味道，其密度与空气相比较大，可溶于水，具有毒性和腐蚀性，人体吸入容易造成中毒，容易造成沼气灶具等沼气设备的腐蚀。因此，沼气在沼气池产生后必须经过脱硫净化才能使用，以确保百姓生命财产的安全。

沼气脱硫的方法：沼气脱硫有干法脱硫和湿法脱硫2种方式，农村户用沼气主要以干法脱硫，湿法脱硫主要适用于处理燃气量大，含硫量高的气体净化工程。当前推广的户用沼气脱硫器其脱硫的原理为：利用脱硫剂中的氧化铁与沼气中的H2S进行化学反应，生成硫化铁。化学反应式为：Fe2O3・H2O + 3H2S=Fe2S3・H2O +3H2O+63KJ

硫化铁与空气中的氧气反应重新生成氧化铁，再生反应为：2Fe2S3・H2O+3O2=2Fe2O3・H2O+6S+609 KJ

再生脱硫剂的操作，是将脱硫剂倒出器具外，让其在常温、通风的状态保持摊开的状态，并经常进行翻动，2～3次/d，若脱硫剂的颜色发生变化，变化为与原有的黄褐色一致的情况下，应对粉末进行筛选，将粒径

2 农村户用沼气脱硫的现状分析

近10a来，随着国家对农村生态环境和可再生能源的重视，沙县农村户用沼气得到快速发展，全县户用沼气累计建设5000户，占全县农户数的12%。年沼气使用量达150万m3，折标煤1200t，相当于保护1300hm2的薪炭林年生长量。根据多年来的调查，经初步统计，有将近18%的用户利用脱硫器进行脱硫，然而仅仅有6%的用户在使用脱硫器1a后更换了脱硫剂，还有的将近82%的用户，尽管安装了脱硫器，且使用年限相对较长，但是由于多方面因素的影响，未对脱硫剂进行及时更换，且脱硫器内部的氧化铁已然转化为硫化铁，无法达到脱硫的效果。导致此类情况出现的主要原因为脱硫器的容积虽然足够，容积达到2L，但其所能装上的脱硫剂却只有1.6g，而脱硫剂只有具备1kg才能达到净化50m3的目的，是制约脱硫剂效果发挥的主要原因。

脱硫剂的使用，其对周期、更换时间要求很高，影响脱硫剂更换实践的因素为脱硫剂的装入量，装入量越多，脱硫剂的使用时间越长，其脱硫的效果也会随之减弱。据统计和相关实验数据的分析，了解到脱硫器在第1次使用时，要在4个月后应对脱硫剂进行再生操作，其再生后应不超过3次，脱硫剂的使用时间不得超过1a，是保证脱硫效果的重要关键。

3 农村户用沼气脱硫过程中应注意的技术问题

3.1 脱硫剂的更换问题

为了提升沼气脱硫的质量和效果，定期更换脱硫剂是重要关键。合理掌握脱硫器的容积以及脱硫剂的容纳量，把握好脱硫剂的使用周期和更换时间，严格规范脱硫剂的装入量和更换时间，能充分提升的沼气脱硫技术的应用价值，让脱硫工作始终保持相对强劲的状态。

3.2 塑料制品熔化的应对

此外，在再生脱硫过程中，其所产生的热量与前期的脱硫过程相比，其所放出的热量更大，脱硫过程中释放的热量为63KJ，再生脱硫过程中所放出的热量为609 KJ，热量差相对较大，其温度也随之升高，达到将近330℃，若达到此温度，塑料制品会被熔化[5]，因此，应对使用时间相对较长的脱硫器进行密封处理，禁止大量的空气入内。同时，在使用的过程中，净化器的塑料外壳也会产生自然状态下的熔化，其主要归结于沼气池在进行大出料时未把天窗及时的打开，在沼气池的外端未将管道进行及时的拔除，室内的沼气灶具未关闭，会让沼气池内形成很强的负压，使得大量的空气被倒吸进脱硫器内部，进而产生熔化现象。应对此类问题，在进行再生脱硫时应尽量避免在脱硫器的内部将盖子带来后进行再生，要将脱硫剂倒出后再生，将倒出的物质进行还原，否则会造成严重的伤害。

3.3 注重合理燃具的使用

燃具在整个燃气使用的过程中扮演着重要的角色，燃具的性能决定着使用的安全性与稳定性。因此，农户在使用燃具时，应使用沼气脱硫、再生所配套的燃具型号，要保证燃具具备高效性、合格性和安全性等特点，其经过充分燃烧后，能达到安全、对人体无害的使用效果。燃具的合理与规范性应用是农户所必须要具备的常识性问题，是脱硫技术中亟待普及的一项关键问题。

3.4 加大对沼气系统的检查力度

农户应具备基本的安全意识，提高对沼气脱硫的重视度，在使用前应及时对沼气系统的各个部分进行检查，对沼气的管道、接头、阀门以及燃具等设备进行认真的检查，一旦发现以上几种重要器具发生的破损或需更换的情况，应及时进行更换处理，以避免发生漏气现象的发生，进而能防止火灾或中毒等事件的发生。同时，农户应具备基本的安全知识，脱硫剂要保证每4个月就要更换一次再生，待到1a后应更换新的脱硫剂，即氧化铁。

4 结束语

综上所述，通过对农村户用沼气脱硫技术的有效分析，了解到硫化氢对沼气使用的阻碍和威胁，是制约沼气应用价值的重要因素。在沼气脱硫技术应用的过程中，应及时对脱硫剂进行更换，提升农户的安全意识，加强对沼气脱硫相关技术的宣传，提高农户的重视度。同时，对塑料制品的融化情况应予以严格的控制与规范，用户应及时对自己的安全管道、接头、阀门等进行确认，保证燃具不会被破坏，以避免发生中毒事件，对技术中所面临的诸多威胁予以全面了解。

参考文献

[1] 杨小林，郑少荣，廖传康. 农村户用沼气脱硫过程中应注意的技术问题[J]. 陕西农业科学，2010，6（6）：230-231.

[2] 陈子爱，王超，丁自立，等. 农村户用沼气脱硫效果现状及分析[J]. 可再生能源，2014，7（7）：1033-1037.

[3] 程世昆，李子富，尹福斌，等.户用沼气系统运行效果的技术评价指标体系[J].可再生能源，2013，8（8）：120-122.

沼气生物脱硫原理篇2

一、存在的问题

从燃气供应系统角度分析，沼气站相当于气源厂，如果与原来的北京焦化厂相比只是规模较小，但只要是气源厂它每天所提供的燃气必须达到燃气标准。笔者通过到各沼气站多次考察。发现在沼气的净化、计量、储存、冬季原料加温以及工程的验收等存在着很多问题，具体如下：

1、在沼气脱水方面

(1)脱水装置是否按照中温发酵冬季沼气最大含水量进行计算和设计；

(2)所设计的脱水装置采用什么结构及材质，其脱水率能够达到多少；

(3)不同类型的装置其生产成本应是多少，同类产品不同厂家生产其价格是否应该相近；

(4)沼气站的脱水装置其脱水率应达到多少?冬夏季运行应按多长时间排水一次，在使用说明书中生产厂家是否应该提供。

2、在沼气脱硫方面

(1)不同发酵原料所产沼气中的硫化氢含量是有区别的。上世纪80年代曾对沼气进行过测试，当时以猪粪为原料的沼气含有硫化氢约在1.5g／m3。随着时间的推移，猪饲料的改进，猪粪中的蛋白质也随之增加，目前普遍在3g／m3左右；如果采用秸秆作为发酵原料，因其含有较少的蛋白质，所产沼气中硫化氢的取值应经过多次测定后确定：

(2)有的工程采用生物脱硫与氧化铁脱硫联合，但生物脱硫的去除率可以达到多少；

(3)合理的脱硫设备的设计和制造，并确定硫化氢的更换周期；

(4)关键在于日常的运行管理，不注意这点即便是系统中装有这台设备也等同虚设；

(5)硫化氢的腐蚀性众所周知，净化不达标，势必造成对金属管道、阀门及流量计等的腐蚀而造成漏气。从生理作用的观点来看。硫化氢是强烈的神经系统毒物。它对人的呼吸器官和眼睛也产生很大的刺激作用。因此，对于沼气站上的运行工人，特别是在更换脱硫剂时一定注意安全。

(6)从另一角度来看，硫化氢的危险不仅在于它本身，由于它燃烧后会产生另一种危险气体即亚硫酸酐(SO2)，该组分不仅有毒，而且腐蚀性很大。对于用户来说，特别是饭店食堂，在使用硫化氢超标的沼气时更应加强通风换气。

3、沼气站总流量计安装的问题

(1)过去也许为了节省投资，一般不装流量计。只靠湿式储气柜浮罩升降高度来计量，实际这是不准确的，在对16个秸秆沼气示范站进行的统计，其中有37.5％的工程未装流量计，作为一个沼气站只有通过计量每天的产气量才能准确掌握厌氧装置是否运行正常，分析影响。

(2)通过每季度或一年供出的气量与收回的售气款项进行比较，从中找出差异。分析原因是否管路漏气还是用户智能表出现质量问题。

4、关于储气柜

沼气作为民用为了解决产气与用气的不平衡。需要储气装置，目前可采用湿式低压气柜、干式柔膜低压气柜、干式双模低压气柜及高压钢制气柜。采用哪种类型气柜只要容积确定，其造价应该基本相同，当然允许存在少量地区差异。但是基本在同一地区，对于200户的供气站，建个160m3的气柜投资需要40万元，而另一个工程供500户的气站，建300m3的气柜投资只需30万元，虽然单位容积造价随着总容积的增加有所降低，但是也不应有这么大的差距，况且并未说明采用哪种类型及材质的性能。

5、冬季对中温发酵原料加热方案的选择

为了保证沼气常年稳定供气，在冬季中温发酵就得解决热源问题，多数采用锅炉进行原料加温，如何采用最少的热能达到中温产气的目的，这不仅与沼气成本有关，也与节能减排有很大的关系。

(1)北方中温发酵目前采用四种加热方式：煤、压蛱、太阳能及沼气。为了降低加热费用，针对不同地区选择哪种加热方式，不仅影响设备投资，也影响建后的运行成本。

(2)选择多大功率的锅炉与日常操作紧密相关，根据工程大小每天所需处理量已定，将原料从常温加热至中温。加料次数决定了所选锅炉功率的大小。有的工程同样为200户供气，而对锅炉或换热设备的投资分别为2万及12.5万，对于前者不知是否采用其它加热方式，对于后者不知投资购买了哪些设备。

(3)如采用太阳能加热原料，应摸清冬季北方四个月太阳能与辅助电能分别所提供的能量。特别是一冬需要多少电费。太阳能只能提供热水。对于需要蒸汽加热的工程。其进水温度能够提高多少。

(4)采用专门太阳房进行采暖，冬季能够减少多少加热用能，通过详细记录应能提出经济比较结果。

6、关于气化站的自动监测

目前在北京市昌平区上西市村沼气工程上装有一套自动监测系统。它可以根据计量加热池及发酵罐内的温度及时补热使其达到料液发酵的最佳温度；根据沼气的流量及硫化氢的浓度对脱硫剂进行再生或更换；并能实施监测高压储罐中的压力及流量。这套实时监测系统使现场工作人员能方便快捷地了解沼气站工艺流程中各项运行参数的变化，减轻71人的工作量，可以向用户提供稳定、质量达标的沼气。

7、关于秸秆沼气

秸秆在缺乏禽畜粪便的地区是一种较好的生产沼气的原料来源。对于这种原料及处理工艺目前正在通过工程试点，对于户用秸秆发酵已经积累了不少的经验。然而对于大中型沼气工程来说，还有些问题需要考虑：

(1)如何衡量秸秆预处理是否达标；

(2)采用的菌种是自己培养还是外购，其用量及造价如何；

(3)在保证预处理达标的情况下。对原料的粉碎或搓揉以及与菌种的混合所消耗的能量是多少；

(4)每立方米秸秆沼气平均达到的热值及真实成本；

(5)冬季只靠太阳能加热，最冷季节池内温度及池容产气能够达到多少。

8、关于工程的投资

经初步对16个秸秆沼气站的申报表进行的统计得到以下结果：

(1)供气户数超过500户的每户投资约在7000元～9000元之间；

(2)最高每户投资为1.845万元，最低为0.69万元，相差2.67倍；

(3)户投资高于1万元的占37.5％，低于1万元的占62.5％；

(4)从沼气手册上查出秸秆与禽畜粪便的产气情况比较相近：但是从16份秸秆沼气试点工程中提供的10份资料中看出，其原料产气的波动范围从49～606m3／t秸秆，可见对每吨秸秆的产气量应该有个指标要求。

9、设备安装

有的沼气站在净化车间内设备的安装不符合安全要 求，如脱水、脱硫设备几乎靠的很近，没有一定的操作空间，一旦设备需要维修，实在难以进行。又如脱水器卧式安装，在不清楚内部结构的情况下，沼气中的水分难以脱除。高压储气柜、调压箱几乎靠近值班室，没有安全距离等等。

二、几点建议

1、工程设备的标准化

在大中型沼气工程中，应抓紧对相关设备制定行业标准，包括厌氧消化器、脱水、脱硫净化装置，新型储气设备等。

2、设备生产专业化

设备专业化生产有利于降低生产成本并保证工程质量。生产厂家应按有关标准进行生产和检验，工程所采用的设备必须具有检测合格的出场证书。

3、工程质量监理化

工程建设监理工作的依据是工程承包合同和监理合同。监理的职责就是在贯彻执行国家有关法律、法规的前提下，在工程施工过程中，通过对工程的管理、协调和监督，实施对工程质量、进度、工程造价的有效控制，促使甲、乙双方签订的工程承包合同得到全面履行。

4、如何使沼气工程持续运行并健康发展

(1)设计单位延长跟踪工程运行期限，总结工艺流程及所选设备运行是否正常；

(2)按已制定的操作规范真正组织工程的验收，设计单位应提供最后的竣工图，施工单位提交各种材料合格证书及各种隐蔽工程检测报告等，为了有效防止因不清晰地下燃气管位置而盲目施工，造成挖穿泄漏的事故，确保管网的安全运行，必须对地埋沼气管网的走向在地上安装“新标志桩”；

(3)设计单位负责培训沼气站的运行人员，能够真正掌握工艺要求，正常操作，排除故障；

(4)监理单位提供工程的安全、质量、预算及结算报告；

(5)把好检测这道关，在工程运行三个月后，由具有资质单位对工程进行全面检测并提出检测报告，不合格的部位令其修改后重新检测，合格后允许投入正常运行。

5、重视对不同方案的技术经济比较

(1)不同的储气装置：已经采用的有湿式低压气柜、干式低压柔膜储气、发酵罐顶膜储气、双膜储气、常压金属储气罐以及高压储气罐等；

(2)不同的供气方案：低压(5kPa且

(3)不同原料的加热方式：煤、压块、太阳能或沼气；

(4)设备的不同材质：金属、玻璃钢、塑料(加强改性PVC)。

6、提高工程管理水平

俗话说得好：三分建七分管。工程的成败能否达到设计使用年限，关键在于管理。这里分为能源部门的管理及沼气站本身的管理。为了提高管理水平。建议工程中对某些设备进行监控，虽然目前有的工程装有仪表盘，但只是能够显示某些检测数据。基本仍是手工操作，远未达到自动控制水平，更谈不到远程控制。

根据农村能源分散的特点，在经济允许的情况下，有必要进行远程监控，沼气净化输配系统远程／诊断解决方案，基于先进的Internet技术，提供了功能强大的可视化管理和数据分析功能。无论设备生产方还是维护人员身处何地，都可以通过可视化管理工具进行现场监控与故障诊断，实现对多个沼气站生产设备进行远程集中监测和分析，并将沼气现场的数据汇总到各级主管部门，从而使主管部门一方面可以对各个沼气站情况及地下管网实行有效跟踪、维护、维修和监控，及时发现问题，并迅速做出反应；另一方面，还可以通过对历史数据的分析，对工作进行总结和改进。

沼气净化输配集中监视系统在大中型沼气站上有着广阔的应用前景，对于我国经济发展、环境保护与生态平衡具有重大意义。如果能在自动控制方面有所突破，使得沼气站真正实现无人操守的状况，则是未来沼气工程的发展方向，也必将推进我国沼气产业化发展。

7、改善对工程项目的招投标

沼气生物脱硫原理篇3

一　北京市大型沼气工程发展现状

上世纪80年代北京地区农村主要使用的是小型沼气池，到90年代末才开始实施大型沼气利用工程。1992年中美合作在留民营建成了100m3塞流式鸡粪沼气池，高温运行至今。1996年首都师范大学研究成功了适用于畜禽粪便沼气发酵的升流式固体反应器(uSR)，1998年在留民营、琉璃河三街、南韩继建了应用USRT艺的三座沼气站，至今已成功运行十年，成为北京市沼气利用的典范工程，为北京市沼气工程快速发展打下了良好基础。

进入21世纪，在新农村建设、国家新能源发展需求，节能减排等政策的推动下，沼气综合利用进入蓬勃发展阶段。仅2006～2008年，北京市农村地区就兴建了大、中型沼气工程近百座。

在大型沼气工程方面，亮点工程当属延庆县的德青源2兆瓦沼气发电工程。在这个以生产鸡蛋为主的企业，原来每天产生400多吨鸡粪和废水，处理起来很头痛。通过建起1.2万立方米的沼气池，日产沼气2万立方米，日发电4万度。沼渣、沼液被用作当地果树和玉米的肥料。沼气发电的余热还可以为沼气池加温。从而形成热、电、肥联供的模式。

在农村，大兴区经过留民营村沼气应用的早期实践，在沼气工程建设、沼气发酵产物综合利用方面为北京市提供了成功的经验。2008年，北京市选择在留民营村动工建设首个大型沼气七村联供示范工程。工程利用当地生态养鸡场的畜禽粪便资源，通过建设输气管道，向周边七个村1690户供应绿色炊事燃气，实施了多村联供的发展新模式，促进了生物质资源利用的集约化的发展。新建的大兴区牛坊沼气工程、房山区窦店沼气工程等都有明显的技术进步。可以说，北京在大型沼气工程建设方面走在了全国的前列。

二　沼气工程模式由能源环保型转向能源生态型

伴随着沼气工程建设的兴起、工程规模不断扩大，北京农村地区沼气应用的模式及技术也在迅速调整步调。前些年强调沼气发酵污水的达标排放，虽然经过多年的实践摸索，但处理成本过高的问题始终没有得到有效解决。这也导致了沼气应用在我国应用推广不畅。

沼气发酵只取出了有机物中的能量――沼气，剩余的沼渣、沼液是良好的活性有机肥料。沼气发酵是农业循环经济的重要一环。把用畜禽粪便生产沼气剩余的沼液当污水处理，不仅造成肥分的浪费，而且大大提高了沼气发酵的成本。这种花费大、产气少、浪费资源，以达标排放为特征的沼气工程模式称为能源环保模式。

顺义区北郎中村建曾以此模式建起沼气站，但处理污水的成本始终控制不下来，最后不得不进行改造。

以留民营村沼气利用为代表的能源生态模式逐渐得到了大家的认可。在这个模式中，畜禽粪便产生沼气和沼肥，沼气被用于做饭和发电。沼渣、沼液则被当作农作物的有机肥生产绿色食品，从而避免了污水处理的高额花费。同时为循环经济、生态农业提供了途径。北京市近几年兴建的沼气工程大都是以能源生态模式为主。

三　厌氧消化器多采用升流式固体反应器(USR)

应用模式的改变不仅是对可再生能源利用思路的转变，其背后蕴藏着复杂的技术演进过程。厌氧消化器(沼气池)是沼气工程的核心设备，厌氧消化器工艺的选择是决定畜禽粪便沼气集中供气工程能否长期高效稳定运行的关键。

能源生态模式要将全部畜禽粪便进行沼气发酵，畜禽粪便中含有大量悬浮固体，对原有的沼气发酵工艺(UASB)提出新问题。“升流式固体反应器(USR)”适用于高悬浮固体畜禽粪便的沼气发酵，该反应器的工艺特点是在升流式流态下，依靠自然沉降作用使畜禽粪便中的固体颗粒物和发酵微生物能够长时间滞留在消化器内，从而提高了产气率。该工艺运用在留民营、琉璃河三街、南韩继3座沼气站，沼气站分别以鸡粪和猪粪为发酵原料，产生的沼气为当地数百户居民供应炊事用燃气，沼肥则用于农田，至今已成功运行十年。

由于USR具有原理先进、结构简单、效率较高、管理方便的特点，加之连续十年的成功运行，为北京市大中型沼气工程建设提供了坚实的技术支撑，近几年北京市兴建的大中型沼气工程中70～80％的沼气站都使用了USR反应器，少数使用CSTR、PFR和干发酵工艺。搪瓷钢板拼装罐和利浦罐的开发和应用。也为沼气工程的快速建成创造了条件。为防冻沼气贮存多采用压力罐贮存。北京市大中型沼气工程建设的技术和经验，以及经过几年磨练的一批大中型沼气工程建设队伍已经开始走向全国。

四　北京市大中型沼气工程建设存在的问题和解决途径

十余年的发展，北京畜禽粪便沼气工程建设迅速成长。节能减排和新农村建设的需要以及政府的大力推动和支持，促使沼气工程建设迅速发展。但是，大家都忙于新工程的建设，而对生产工程的跟踪研究则很少关心。很多问题亟待解决。

1　对沼气工程常用工艺进行生产性跟踪研究甚少

应当立即深入开展对现有大中型沼气工程跟踪研究，首先弄清常用工艺(包括：USR、CSTR、PFR)生产运行的技术性能和工艺参数，进而比较常用工艺的适用性和问题，为今后北京市大中型沼气工程建设明确技术发展方向。例如USR工艺，在实验室1立方米反应器可产生5立方米沼气，但在生产工程设计时仅为1立方米沼气池产1立方米沼气。到底1立方米沼气池每天能产生多少沼气?也就是说，目前有关沼气工程的工艺过程和工艺参数等在生产工程中的许多问题尚不清楚。还有每天进料的性质和数量、适宜的进料浓度、平均每天每户的沼气用量、原料产气率等。利用太阳能或沼气加温沼气池应如何进行配置。弄清这些基本问题，才能对目前使用较多的工艺进行比较，为后续工程建设的工艺选择和设计提供依据。

2　专用设备的研究开发不足

非专用设备体积大，能耗高，效率低。应加强专用设备的研究开发，包括调料去杂机、布料器、搅拌机、去浮渣溢流出料器、脱水罐、脱硫罐等。

3　缺乏沼气脱硫工艺的比较选择研究

目前常用的沼气脱硫工艺有氧化铁脱硫剂脱硫、罐内生物脱硫和罐外生物脱硫，三种脱硫方式在北京均有所应用，但以氧化铁脱硫剂脱硫为主。比较三种工艺的适用性并开发相应设备，特别是罐外生物脱硫刚开始应用，但其应用前景看好。

4　鼓励施用沼肥(沼渣、沼液)并解决施用中的各种问题

沼肥是一种活性有机肥料，除含有常规有机肥的肥分外，还含有多种生物活性物质。政府应加强对沼肥使用的宣传，鼓励农民使用沼肥，并把沼肥施用和绿色食品生产结合起来，还要不断解决沼肥使用中的具体技术和设备问题。采用能源生态模式进行沼气发酵，会产生大量沼肥，如应用渠道不畅会造成二次污染。

对北方农民而言，过去使用的多是固体肥料，而沼肥是液态肥，不仅需要运输、储存，而且怎样用也是个问题。政府则应该加强对沼肥的宣传，出台具体的鼓励措施，同时不断完善使用手段。

5　制定应用沼气的鼓励政策

现在沼气站建设和运行多为公益性，仅购买发酵原料的花费每立方米沼气就要一元左右，平均一个沼气站冬季每月支出要一万元。既然沼气发电国家给于补助，农民用沼气也应按实际用量给于补贴，以鼓励沼气站的正常运行。

6　引进消化国外高浓度沼气发酵技术

德国普遍采用高浓度CSTR工艺，该工艺适用于畜禽粪便、畜禽粪便+秸秆及纯秸秆沼气发酵，应加以研发。

下面是一个公司的设计参数，供参考：

发酵原料：猪粪、牛粪、有机垃圾。

消化器体积；3200m3

进料浓度平均=21.4％

进料量：152t／d(含回流沼液量：27.4t／d，浓度=4％TS)

负荷=8.1kg／m3d

HRT=23.2d

理论沼气产量：11146m3／d

沼气生物脱硫原理篇4

1 德国沼气工程发展现状与趋势

在参加cigr2006会议期间，以及2005年在

德国位于中欧，国土面积为35.7万平方公里，人口总数8226.4万人，人口密度230人/平方公里。在欧洲仅次于俄罗斯。德国的地形异常多样，从连绵起伏的山峦、高原台地、丘陵、山地、湖泊直至辽阔宽广的平原。从北到南划为5大地形区：北德高地，中等山脉隆起地带，西南部中等山脉梯形地带，南德阿尔卑斯山前沿地带以及南部的阿尔卑斯山区。整个地势南高北低。德国处于大西洋和东部大陆性气候之间的凉爽的西风带，温度大起大落的情况很少，平稳温和是德国气候的总体特征，冬季平均温度在1.5℃（低地）和 -6℃（山区）之间。7月份平原来地区的平均温度为18℃，在南方山谷地区为20℃左右。这种良好的气候条件非常适合沼气的发展。

近年来，沼气工程在德国得到了快速发展，特别是在2000年其可再生能源法（renewable energy act ，eeg）出台以后。2000年之前的10年间德国沼气工程的数量增加了不到1000处，而从2000到2004的4年间就增加了1450处。德国沼气工程总量历年的变化情况见图1。而且其发展潜力很大，据估计，其原料的 理论 利用量能满足220000个沼气工程的需要（包括农场小型沼气工程on-farm ad和大型沼气工程centralized ad）[1]。

2 德国沼气工程发展的特点

1)主要采用全混合发酵工艺

在德国，建设沼气工程以获取能源为主要目的，因此追求最大原料产气率是这些工程最为重要的 经济 指标。从原料产气率角度分析，一些作物，如玉米、甜菜、甜高粱及大麦的干物质产气率可高达600-1000m3/t，远远高于动物粪便的产气率，而动物粪便与这些原料掺在一起进行混合发酵，可以弥补这些原料氮源不足的问题，从而更有利于沼气的生产。此外，这些作物的单位产量也很高，比如种植1ha甜菜可以收获100t甜菜和26t甜菜叶，而1t新鲜甜菜可生产100m3沼气。同时采用这两种原料有充足的资源保证。德国每年的秸秆产量大约为4800万t， 目前 的畜牧业养殖规模大约为牛1600万头，猪2600万头，马400万头，家禽1.14亿只，这些家畜和家禽每天产生的粪便所含干物质可达57500t[1]。因此，这种采用作物和粪便两种原料进行混合发酵的沼气工程在德国得到了快速发展[2]。

由于混合发酵原料ss含量和ts浓度都比较高，适合采用全混合厌氧反应器。从采用的反应器类型看，约90%为立式全混合反应器，少数采用卧式反应器，主要用于含沙和纤维量高的原料，而且受结构限制此类反应器的容积一般低于300m3，还有不到10%的工程采用两种反应器联合应用的方式。随着材料技术的发展，一些工程采用了将发酵罐和储气柜一体化的设计，即在反应器的上部安装双层膜用以储存沼气，见图2和图3。

 

许多农场建的沼气工程多采用2个发酵罐串联发酵，其中第一个发酵罐采用连续进出料方式，其排出的料液进入第二个发酵罐储存并在其中继续产气，同时该罐还兼作沼气储气装置。储存在第二个发酵罐的料液经过一段时间后被排放出来，然后作为有机肥喷施到农田里，所以不存在废液二次污染 问题 。

2） 沼气主要用于发电和供热

德国的沼气工程所产生的沼气主要用来发电，同时多数将发电过程中产生的废热用于供热，即热电联产工艺。这也是“renewable energy act”所鼓励的。沼气发电的方式主要是利用内燃机带动发电机进行发电。所采用的内燃机以双燃料内燃机为主，占72%，其余28%为单燃料内燃机。图6所示为一小型沼气发电设备。

3） 沼气生物脱硫技术的 应用

在德国一些沼气工程采取有控制的向沼气反应器内充空气的 方法 来脱硫。这种脱硫方法的原理是利用兼性厌氧微生物在微量氧气(＜0.1mg/l)存在的情况下，将硫化物氧化为单质硫[4]。这类细菌属于无色硫细菌，其中硫杆菌thiobacillus就是一种典型的脱硫细菌，它属于自养细菌，以无机硫化物为 电子 供体，以co2为碳源。这种生物脱硫方法的关键在于氧含量的控制，控制不好就会破坏反应器的厌氧环境，导致沼气发酵效果下降或停止产气。 目前 较为可靠的控制方法是采用氧化还原电位opr在线监测的方法控制料液的充氧浓度[3]。

3 德国沼气工程 发展 的驱动力

近年来德国沼气工程的快速发展，主要得益于以下2个方面。

1）强有力的政策推动

近年来德国非常重视可再生能源的发展，为了促进包括沼气在内的可再生能源的发展，制订了“renewable energy act”，该法于2000年开始实施，并在2004年进行了重新修订以加大对可再生能源的扶持力度。该法提出的目标是到2010年由可再生能源提供的电能要占德国总电能消耗的12.5%，到2020年至少达到20%。为实现该目标，该法制定了可再生能源发电补贴措施，其中对生物质能发电的补贴方法见表1。根据发电设备装机容量的不同，制定了不同的上网电价补偿标准。此外，对利用能源植物做原料的电厂，或者采用热电联产工艺的电厂在上网电价基本补偿标准的基础上再给予不同额度的奖励。进而，如果新建的热电联产工厂在生物质转换利用环节采用热化学气化技术、燃料电池等新技术，可以再增获得奖励。上述规定适用于2004年1月1日以后运行的沼气发电工程，保持20年不变，但在2005年1月1日后建设的电站其基本补偿价格每年递减5%。电网运营商收购可再生能源电力增加的费用由全国分摊。

同时，该法被认为是最有效的环境保护措施，2003年在德国可再生能源对温室气体co2的减排量贡献已达到5300万t，而其中的2300万t应归功于该法的推动作用。除了可再生能源法外，其它一些法规，如废弃物处理和循环利用法（recycling and treatment of wastes act），生物废弃物条例（biowaste ordinance）等都对沼气的发展起到了推动作用。

此外，在解决沼气工程建设资金方面，政府可以为 企业 或农场主提供长期低息贷款。

表1 德国新的可再生能源法对生物质能发电的补偿标准

table 1 payments for power from biomass according to new eeg（单位：欧分/kw•h）

装机容量 150km 500km 5mw >5mw

基本补偿额 11.5 9.9 8.9 8.4

基本补偿额1 6 6 4 -

基本补偿额2 2 2 2 2

基本补偿额3 2 2 2 -

*注：能享受额外增加偿付额1、2、3的对象依次为：利用能源植物做原料的发电厂，新建热电联产工程，采用热电联产新工艺的新建工程。

2）完善的质检控制体系保证

在德国有一套完善的沼气工程质量控制法规和标准。如安全操作规程（operational safety regulations），农业贸易协会安全规程（agricultural trade association safety regulations）, 欧盟机械指南（eu machinery directive）, 德国 工业 标准（din standards）等都对沼气工程适用。

由于沼气是一种易燃易爆的气体，所以，根据operational safety regulations的要求，需要对沼气工程进行防爆监控。需要监控的系统必须满足以下要求：

① 正式投入生产之前以及进行大的改造之后必须对系统进行检查；

② 至少每3年重复检查1次；

③ 制订防爆文件；

④ 每年对员工开展培训；

⑤ 在爆炸危险区使用的设备必须获得许可。

而防爆文件的制定必须包含以下 内容 ：

① 易爆位置地图；

② 设备正常情况下的操作与开关程序；

③ 非正常情况下的操作和故障处理程序；

④ 自动操作系统发生故障时手动操作程序；

⑤ 检查和维护方法说明；

⑥ 沼气发生泄漏和存在爆炸危险时紧急处理预案及通知；

⑦ 操作步骤或流程图；

⑧ 维护记录及检查清单；

⑨ 防爆措施说明；

⑩ 事故检查报告备案。

对在易爆地点使用的设备，必须符合防爆要求，设备是否是防爆设备，检查时只需看该设备是否贴有ex标志，即防爆标志。根据atex gudielines要求只有通过atex认证的设备才允许贴ex标志。

对机械设备，根据eu machinery directive要求，生产商对该设备的说明必须与其实际性能相一致，并粘贴ce标志，即实行ce标志强制认证制度。

在德国，沼气工程从申请建设到投入使用有一套严格的程序：

① 业主编制工程建设可行性 研究 报告；

② 向政府提出申请；

③ 获得批准，按照批准的可行性研究报告进行工程建设；

④ 工程完工，试运行2个月；

⑤ 向检测机构提出检测申请；

⑥ 检测机构派出人员现场检测；

⑦ 检测人员写出工程评价报告；

⑧ 通过认证，工程进入正常运行。

如果工程未通过检测，对于非关键性问题，检测机构将向业主提出整改建议，由业主解决后可以进入正常运行；但是对于存在比较严重问题的，问题解决后还必须通过检测机构的复查，才允许运行。

由于有质量控制法规做依据，检查人员对工程的检查和验收相对比较简单，基本不需要检测仪器，特别是对机械设备的检查，只需检查工程是否按相关标准要求选用设备，判断的依据就是设备上的认证标志。

4 对 中国 沼气工程发展的几点建议

通过对德国沼气工程的考察，作者得到一些启示，并籍此对我国沼气工程的发展提出几点建议。

1） 落实并加大对沼气发展的政策支持力度。中国已出台了《可再生能源法》，而且国家发展与改革委员会也制定了与该法配套的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》。[5]根据德国的成功经验，为使沼气等可再生能源发电在较短时间内在中国有一个快速发展，关键在于如何有效的使这些政策得以落实。

2） 加快制订大中型沼气工程技术规范。我国大中型沼气工程的发展已有20多年，一大批沼气工程正在发挥着明显的能源环保效益。但到目前为止，在工程设计、施工方面，尚无统一的国家标准和技术规范。这是导致目前中国沼气工程建设质量得不到保障的主要原因。同时，由于缺乏执法依据致使对沼气工程的建设、安装、使用等难以实施有效的监督[6]。

（3）加大适用技术的研发与推广。德国目前使用的厌氧反应器绝大多数为全混合厌氧反应器，而这种反应器由于被认为是一种低效率的反应器，所以中国已建成的沼气工程基本不使用。考虑到中国同时存在养殖废弃物污染和秸秆污染问题，应该根据国内情况研发一些效率不一定很高，但非常适用的技术。相应的前提是中国应首先出台可再生能源电力上网实施细则，从政策角度引导企业、个人投资沼气发电。此外，就是要对养殖场的规模进行必要的控制，以便沼气发酵处理后的排出液能被周围的土地消纳，不会排入水体对环境造成污染。

4） 开展以秸秆为原料的沼气发酵技术攻关。考虑到我国有大量的秸秆资源，以及《可再生能源法》实施对可再生能源发电的促进作用，以秸秆为原料发酵产沼气会重新受到沼气发电企业的重视。因此，需要在借鉴国外成功经验的基础上，尽快开展以秸秆为原料的沼气发酵技术攻关。建议重点从秸秆前处理技术，高效厌氧发酵微生物的筛选与培育，新型秸秆厌氧发酵工艺，秸秆厌氧发酵示范工程等几方面开展工作。

[ 参 考 文 献 ]

[1] m. k?ttner. biogas in agriculture and industry potentials, present use and perspectives [j]. waste management world, 2002, 1: 83-90

[2] p. weiland. anaerobic waste digestion in germany-status and recent developments [j]. biodegradation, 2000, 11: 415-421

[3] samir kumar khanal, ju-chang huang. opr-based oxygenation for sulfide control in anaerobic treatment of high-sulfate wastewater [j]. water research, 2003, 37: 2053-2062

沼气生物脱硫原理篇5

1 德国沼气工程发展现状与趋势

在参加cigr2006会议期间，以及2005年在中国和荷兰政府合作项目“促进中国西部农村可再生能源综合发展应用”的资助下，作者先后两次对德国的可再生能源发展状况进行了考察，考察过程中，德国的沼气工程技术给我们留下了深刻的印象，有许多地方值得中国学习和借鉴。

德国位于中欧，国土面积为35.7万平方公里，人口总数8226.4万人，人口密度230人/平方公里。在欧洲仅次于俄罗斯。德国的地形异常多样，从连绵起伏的山峦、高原台地、丘陵、山地、湖泊直至辽阔宽广的平原。从北到南划为5大地形区：北德高地，中等山脉隆起地带，西南部中等山脉梯形地带，南德阿尔卑斯山前沿地带以及南部的阿尔卑斯山区。整个地势南高北低。德国处于大西洋和东部大陆性气候之间的凉爽的西风带，温度大起大落的情况很少，平稳温和是德国气候的总体特征，冬季平均温度在1.5℃（低地）和 -6℃（山区）之间。7月份平原来地区的平均温度为18℃，在南方山谷地区为20℃左右。这种良好的气候条件非常适合沼气的发展。

近年来，沼气工程在德国得到了快速发展，特别是在2000年其可再生能源法（renewable energy act ，eeg）出台以后。2000年之前的10年间德国沼气工程的数量增加了不到1000处，而从2000到2004的4年间就增加了1450处。德国沼气工程总量历年的变化情况见图1。而且其发展潜力很大，据估计，其原料的理论利用量能满足220000个沼气工程的需要（包括农场小型沼气工程on-farm ad和大型沼气工程centralized ad）[1]。

2 德国沼气工程发展的特点

1)主要采用全混合发酵工艺

在德国，建设沼气工程以获取能源为主要目的，因此追求最大原料产气率是这些工程最为重要的经济指标。从原料产气率角度分析，一些作物，如玉米、甜菜、甜高粱及大麦的干物质产气率可高达600-1000m3/t，远远高于动物粪便的产气率，而动物粪便与这些原料掺在一起进行混合发酵，可以弥补这些原料氮源不足的问题，从而更有利于沼气的生产。此外，这些作物的单位产量也很高，比如种植1ha甜菜可以收获100t甜菜和26t甜菜叶，而1t新鲜甜菜可生产100m3沼气。同时采用这两种原料有充足的资源保证。德国每年的秸秆产量大约为4800万t，目前的畜牧业养殖规模大约为牛1600万头，猪2600万头，马400万头，家禽1.14亿只，这些家畜和家禽每天产生的粪便所含干物质可达57500t[1]。因此，这种采用作物和粪便两种原料进行混合发酵的沼气工程在德国得到了快速发展[2]。

由于混合发酵原料ss含量和ts浓度都比较高，适合采用全混合厌氧反应器。从采用的反应器类型看，约90%为立式全混合反应器，少数采用卧式反应器，主要用于含沙和纤维量高的原料，而且受结构限制此类反应器的容积一般低于300m3，还有不到10%的工程采用两种反应器联合应用的方式。随着材料技术的发展，一些工程采用了将发酵罐和储气柜一体化的设计，即在反应器的上部安装双层膜用以储存沼气，见图2和图3。

许多农场建的沼气工程多采用2个发酵罐串联发酵，其中第一个发酵罐采用连续进出料方式，其排出的料液进入第二个发酵罐储存并在其中继续产气，同时该罐还兼作沼气储气装置。储存在第二个发酵罐的料液经过一段时间后被排放出来，然后作为有机肥喷施到农田里，所以不存在废液二次污染问题。

2） 沼气主要用于发电和供热

德国的沼气工程所产生的沼气主要用来发电，同时多数将发电过程中产生的废热用于供热，即热电联产工艺。这也是“renewable energy act”所鼓励的。沼气发电的方式主要是利用内燃机带动发电机进行发电。所采用的内燃机以双燃料内燃机为主，占72%，其余28%为单燃料内燃机。图6所示为一小型沼气发电设备。

3） 沼气生物脱硫技术的应用

在德国一些沼气工程采取有控制的向沼气反应器内充空气的方法来脱硫。这种脱硫方法的原理是利用兼性厌氧微生物在微量氧气(＜0.1mg/l)存在的情况下，将硫化物氧化为单质硫[4]。这类细菌属于无色硫细菌，其中硫杆菌thiobacillus就是一种典型的脱硫细菌，它属于自养细菌，以无机硫化物为电子供体，以co2为碳源。这种生物脱硫方法的关键在于氧含量的控制，控制不好就会破坏反应器的厌氧环境，导致沼气发酵效果下降或停止产气。目前较为可靠的控制方法是采用氧化还原电位opr在线监测的方法控制料液的充氧浓度[3]。

3 德国沼气工程发展的驱动力

近年来德国沼气工程的快速发展，主要得益于以下2个方面。

1）强有力的政策推动

近年来德国非常重视可再生能源的发展，为了促进包括沼气在内的可再生能源的发展，制订了“renewable energy act”，该法于2000年开始实施，并在2004年进行了重新修订以加大对可再生能源的扶持力度。该法提出的目标是到2010年由可再生能源提供的电能要占德国总电能消耗的12.5%，到2020年至少达到20%。为实现该目标，该法制定了可再生能源发电补贴措施，其中对生物质能发电的补贴方法见表1。根据发电设备装机容量的不同，制定了不同的上网电价补偿标准。此外，对利用能源植物做原料的电厂，或者采用热电联产工艺的电厂在上网电价基本补偿标准的基础上再给予不同额度的奖励。进而，如果新建的热电联产工厂在生物质转换利用环节采用热化学气化技术、燃料电池等新技术，可以再增获得奖励。上述规定适用于2004年1月1日以后运行的沼气发电工程，保持20年不变，但在2005年1月1日后建设的电站其基本补偿价格每年递减5%。电网运营商收购可再生能源电力增加的费用由全国分摊。

同时，该法被认为是最有效的环境保护措施，2003年在德国可再生能源对温室气体co2的减排量贡献已达到5300万t，而其中的2300万t应归功于该法的推动作用。除了可再生能源法外，其它一些法规，如废弃物处理和循环利用法（recycling and treatment of wastes act），生物废弃物条例（biowaste ordinance）等都对沼气的发展起到了推动作用。

此外，在解决沼气工程建设资金方面，政府可以为企业或农场主提供长期低息贷款。

表1 德国新的可再生能源法对生物质能发电的补偿标准

table 1 payments for power from biomass according to new eeg（单位：欧分/kw•h）

装机容量 150km 500km 5mw >5mw

基本补偿额 11.5 9.9 8.9 8.4

基本补偿额1 6 6 4 -

基本补偿额2 2 2 2 2

基本补偿额3 2 2 2 -

*注：能享受额外增加偿付额1、2、3的对象依次为：利用能源植物做原料的发电厂，新建热电联产工程，采用热电联产新工艺的新建工程。

2）完善的质检控制体系保证

在德国有一套完善的沼气工程质量控制法规和标准。如安全操作规程（operational safety regulations），农业贸易协会安全规程（agricultural trade association safety regulations）, 欧盟机械指南（eu machinery directive）, 德国工业标准（din standards）等都对沼气工程适用。

由于沼气是一种易燃易爆的气体，所以，根据operational safety regulations的要求，需要对沼气工程进行防爆监控。需要监控的系统必须满足以下要求：

① 正式投入生产之前以及进行大的改造之后必须对系统进行检查；

② 至少每3年重复检查1次；

③ 制订防爆文件；

④ 每年对员工开展培训；

⑤ 在爆炸危险区使用的设备必须获得许可。

而防爆文件的制定必须包含以下内容：

① 易爆位置地图；

② 设备正常情况下的操作与开关程序；

③ 非正常情况下的操作和故障处理程序；

④ 自动操作系统发生故障时手动操作程序；

⑤ 检查和维护方法说明；

⑥ 沼气发生泄漏和存在爆炸危险时紧急处理预案及通知；

⑦ 操作步骤或流程图；

⑧ 维护记录及检查清单；

⑨ 防爆措施说明；

⑩ 事故检查报告备案。

对在易爆地点使用的设备，必须符合防爆要求，设备是否是防爆设备，检查时只需看该设备是否贴有ex标志，即防爆标志。根据atex gudielines要求只有通过atex认证的设备才允许贴ex标志。

对机械设备，根据eu machinery directive要求，生产商对该设备的说明必须与其实际性能相一致，并粘贴ce标志，即实行ce标志强制认证制度。

在德国，沼气工程从申请建设到投入使用有一套严格的程序：

① 业主编制工程建设可行性研究报告；

② 向政府提出申请；

③ 获得批准，按照批准的可行性研究报告进行工程建设；

④ 工程完工，试运行2个月；

⑤ 向检测机构提出检测申请；

⑥ 检测机构派出人员现场检测；

⑦ 检测人员写出工程评价报告；

⑧ 通过认证，工程进入正常运行。

如果工程未通过检测，对于非关键性问题，检测机构将向业主提出整改建议，由业主解决后可以进入正常运行；但是对于存在比较严重问题的，问题解决后还必须通过检测机构的复查，才允许运行。

由于有质量控制法规做依据，检查人员对工程的检查和验收相对比较简单，基本不需要检测仪器，特别是对机械设备的检查，只需检查工程是否按相关标准要求选用设备，判断的依据就是设备上的认证标志。

4 对中国沼气工程发展的几点建议

通过对德国沼气工程的考察，作者得到一些启示，并籍此对我国沼气工程的发展提出几点建议。

1） 落实并加大对沼气发展的政策支持力度。中国已出台了《可再生能源法》，而且国家发展与改革委员会也制定了与该法配套的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》。[5]根据德国的成功经验，为使沼气等可再生能源发电在较短时间内在中国有一个快速发展，关键在于如何有效的使这些政策得以落实。

2） 加快制订大中型沼气工程技术规范。我国大中型沼气工程的发展已有20多年，一大批沼气工程正在发挥着明显的能源环保效益。但到目前为止，在工程设计、施工方面，尚无统一的国家标准和技术规范。这是导致目前中国沼气工程建设质量得不到保障的主要原因。同时，由于缺乏执法依据致使对沼气工程的建设、安装、使用等难以实施有效的监督[6]。

（3）加大适用技术的研发与推广。德国目前使用的厌氧反应器绝大多数为全混合厌氧反应器，而这种反应器由于被认为是一种低效率的反应器，所以中国已建成的沼气工程基本不使用。考虑到中国同时存在养殖废弃物污染和秸秆污染问题，应该根据国内情况研发一些效率不一定很高，但非常适用的技术。相应的前提是中国应首先出台可再生能源电力上网实施细则，从政策角度引导企业、个人投资沼气发电。此外，就是要对养殖场的规模进行必要的控制，以便沼气发酵处理后的排出液能被周围的土地消纳，不会排入水体对环境造成污染。

4） 开展以秸秆为原料的沼气发酵技术攻关。考虑到我国有大量的秸秆资源，以及《可再生能源法》实施对可再生能源发电的促进作用，以秸秆为原料发酵产沼气会重新受到沼气发电企业的重视。因此，需要在借鉴国外成功经验的基础上，尽快开展以秸秆为原料的沼气发酵技术攻关。建议重点从秸秆前处理技术，高效厌氧发酵微生物的筛选与培育，新型秸秆厌氧发酵工艺，秸秆厌氧发酵示范工程等几方面开展工作。

[ 参 考 文 献 ]

[1] m. k?ttner. biogas in agriculture and industry potentials, present use and perspectives [j]. waste management world, 2002, 1: 83-90

[2] p. weiland. anaerobic waste digestion in germany-status and recent developments [j]. biodegradation, 2000, 11: 415-421

[3] samir kumar khanal, ju-chang huang. opr-based oxygenation for sulfide control in anaerobic treatment of high-sulfate wastewater [j]. water research, 2003, 37: 2053-2062

[4] janssen ajh, ma sn, lens p, lettinga g. performance of a sulfide-oxidizing expanded-bed reactor supplied with dissolved oxygen [j]. biotechnol bioeng, 1997, 53(1):32-40

沼气生物脱硫原理篇6

关键词：一体化厌氧消化反应器，污泥处理，厌氧消化，沼气

 

城市污水处理厂为减轻污水的污染做出了巨大贡献，但同时也产生的大量的污泥。如果污泥处理、处置不当仍然会造成环境污染。为防止污泥腐败造成二次污染，必须实现污泥的稳定化、减量化、无害化。污泥稳定化处理方法有污泥厌氧消化法、污泥好氧消化法和污泥焚烧法等，其中污泥好氧消化法和污泥焚烧法由于运行费用高、管理复杂，因而在实际工程中应用极少；相比较而言，污泥中温厌氧消化法较为经济，厌氧消化后的污泥更易于脱水，从而最终实现污泥的减量；同时，厌氧消化过程可杀灭污泥中大部分的病原体、寄生虫卵，使污泥卫生条件得以改善，实现污泥无害化1。

一体化厌氧消化反应器是青岛欧仁环境科技有限公司适应我国污水处理厂分散布置、污泥集中处理运输成本高的基本情况而开发的污泥厌氧消化反应器。该反应器建设规模可大可小，易于建设。

1工程概况

1.1工程现状

本工程建于某市，原来主要用于处理养殖场粪污，后改为处理临近污水处理厂产生的市政污泥，污泥有机物含量55%。原料污泥为经过带式压滤机压滤的含水率为80%左右的污泥，经调整，进料浓度为含水率95%的污泥，产生的沼气经净化后一部分用来发电，另一部分供应周围居民用气。设计每天可以处理含水率为80%左右的污泥2.5吨沼气，经调配每天的进料量为10吨/天。正常运转时每天的沼气产量为80m3，消化污泥用于还田处理，增加了土壤的有机质，提高了土地的肥力。

1.2工艺流程

污泥厌氧处理的工艺流程图如图1所示。

图1 污泥厌氧消化工艺流程图

从市政污水处理厂运来的压滤污泥排入污泥均质池，加入一定量的污水并在搅拌机的搅拌下调成含水率约95%的污泥，用污泥泵泵入一体化消化反应器。一体化反应器是集污泥消化、沼气贮存于一体的装置，下部为CSTR全混式污泥消化器，渣沼液混合物排入沼渣沼液池，罐车运至农田进行施肥。一体化反应器配有搅拌及加热设施，上部为柔性膜式贮气柜，有气柜压力平衡和保护设施。一体化消化反应器产生的沼气贮存于上部气柜中经脱水、脱硫、加压等一系列沼气净化设施后可用于发电、周围居民炊事、工程中沼气锅炉的气源。

1.3主要处理单元及设计参数

 

项目

主要构筑物参数

污泥均质池

钢砼结构，有效容积12m3配搅拌机

污水调节池

钢砼结构，有效容积10m3

一体化消化反应器

反应器为钢结构，有效容积200m3，配搅拌及加热设施

气柜为柔性模式结构，有效容积100m3，配备恒压及保护设施

沼渣沼液池

钢砼结构，有效容积30m3,

沼气生物脱硫原理篇7

中关村国家自主创新示范区今年首次以示范区的名义集体组团参加此次环保展，以“自主创新 绿色发展”为主题，以PM2.5综合防治工作为主线，分为工业节能减排、城市环境治理、环境监测三个板块，组织32家节能环保新能源企业整体亮相北展2号馆。

中关村国家自主创新示范区参展企业在节能环保展展出的100余项新技术新产品，充分彰显了中关村示范区节能环保企业的技术和实力。

据了解，经过20多年的积累与发展，中关村示范区在大气治理、水资源利用、固废处理、高效节能、资源综合利用等领域形成了一批实力雄厚的技术产品，一批自主创新的技术在国内处于领先地位，也有一批技术已达到国际先进水平，具有较强的国际竞争力，为全国的节能减排与绿色生态建设提供了强大的科技支撑。目前，能源环保产业已成为中关村示范区的第二大支柱产业，总产值约占全国的1/10，年均增长率达20%以上；亿元以上企业约200家；万元GDP能耗约为全国的1/10。

防治雾霾的好推手

近年来，中关村示范区在烟气治理方面涌现出一批龙头企业，国电龙源、博奇电力、同方环境、国电清新位居全国十强，中关村示范区累计投运的脱硫脱硝机组容量全国占比超过40%。此次展会，这些企业带来了他们的最新产品和技术。

在“工业节能减排”展区，北京源深节能技术有限责任公司现场展示的“烟气余热深度回收利用集中供热技术”，可广泛应用于燃气电厂尤其是具有独立热网的区域能源中心，可提高热电联产集中供热系统能源利用效率40% ，提高供热系统供热能力30%以上，提高热网输送能力80% ；在节能的同时通过对各类烟气冷凝换热，可进一步降低烟气中的CO2、NOx、PM2.5等排放。

北京绿创环保集团有限公司在含尘气体和有机废气治理方面，通过活性炭（纤维）吸附浓缩+催化氧化、RCO蓄热式催化氧化等多种自主研发的技术，可处理和有效回收工业废气中含有对人体有害的有机物。通过此类技术处理的工业废气，不但可以对工业废气的污染物进行处理，而且还可以回收排放的废气中许多有价值的工业原料，对于大气中的PM2.5也能做出有效的防控。公司在除尘和有机废气治理领域已成功服务于船舶工业、石油石化、制药、涂装、汽车、电子、印刷、蓄电池、冶金、建材、电力等多行业企业。

“雾霾的元凶是PM2.5，而形成PM2.5的最大推手是二氧化硫、三氧化硫以及氮氧化物在燃煤电厂未经处理的烟气中，含有大量以上物质。”北京博奇电力科技有限公司副总工程师崔一尘介绍，博奇电力拥有自主研发的全烟气污染控制核心技术，采用对高硫煤、大机组适应能力强的超高效脱硫系统、安全低能耗的脱硝系统、节能与减排并重的低温除尘技术以及可适应各类场地要求的高效湿式电除尘技术，可有效控制二氧化硫、氮氧化物以及PM2.5等污染物的排放，能使燃煤电厂烟气排放达到“近零排放”，从而取得治理雾霾的显著效果。

环境治理的生力军

随着我国大中城市污水处理设施建设逐步完善，县、镇以及农村的污水治理成为水务产业发展新动力。桑德集团独创的SMART小城镇污水处理系统解决方案，旨在为生态乡镇、美丽乡镇的建设保驾护航。SMART工艺主推“一个房子、一个池子、一套设备”的全新设计理念，采用多功能预处理池+高效生物转盘+双效过滤为核心单元的污水处理全流程耦合技术。基建投资省，适用于小水量的分散处理；运行费用低，仅为传统方法的60%左右。当前已有超过100个环境意识超前的乡镇正在或将要享用由桑德在国内率先提出的乡镇污水处理系统解决方案。

将农场鸡粪、污水和农作物秸秆进行厌氧生物处理生产沼气和发电，是北京合力清源科技有限公司一直以来研究的课题。该公司的集成化沼气提纯技术是根据不同气体组分，在分压驱动下通过膜的渗透性不同实现沼气的净化提纯。在该技术基础上研发的移动式沼气提纯站，设备占地面积小、可移动、运行成本低、维护简单，已成功应用于沼气工程、填埋场，获得更高的经济效益和社会效益。合力清源于2007年设计并实施的沼气发电项目，每年可为华北电网提供1400万度“绿色电力”，减排二氧化碳8.4万吨，产出固态有机肥7000吨，有效地促进了循环经济的发展。

环境健康的晴雨表

北京雪迪龙科技股份有限公司研发的生物综合毒性监测仪，对毒性物质响应的种类达5000多种，且敏感度高、反应快，可应用在水质监测站、工业园区污水处理厂流入口等；PM10/PM2.5颗粒物监测系统可以准确计算颗粒物浓度值；水泥高温气体分析系统可通过对窑炉气体连续、准确的检测，来分析燃烧效率及工艺过程，从而实现生产过程的优化控制，达到节能减排的效果。此外，现场展示的一款便携式红外线烟气分析仪，采用了世界先进的红外气体检测技术，具有优良的稳定性、选择性和高灵敏度。

霾表是汉王蓝天推出的首款产品，之所以将霾表定位为首款产品也是因为生产霾表所需的核心技术与汉王之前的生产技术一脉相通。汉王霾表的设计原理是通过风扇将空气样本吸入，然后通过离心泵对空气样本进行加速，通过粒子识别技术识别PM2.5，以此鉴别空气质量。识别技术正是汉王的核心技术，此前在手写笔、人脸考勤机等产品中已多有运用。

沼气生物脱硫原理篇8

一、县战略新兴产业基本情况

加快战略新兴产业发展是我县经济转型升级的重要战略任务。近年来，我县突出工业立县主线，加快发展新型工业，战略新兴产业得到较快发展，规模不断膨胀，创新能力不断提升，企业研发能力显著提高，创部级工程技术中心1个、省级工程技术中心2个、省级企业高新技术中心5个。培植和发展了一批成长性好、带动能力强、支柱作用明显的龙头骨干企业，形成了以新能源、节能环保为特色的战略新兴产业群。

新能源产业。①农村户用沼气项目。以“一池三改”为主要内容，建设规模3000户，项目建设地点涉及我县的侨润、狮子楼、博济桥三个办事处，及西湖、定水、大布、高庙王、阿城、闫楼、七级、郭屯等乡镇的76个村。目前该项目已全部完工并投入使用。

②大型沼气项目。“十一五”期间，我县新建两处大型沼气工程项目。一是华鑫养殖有限公司（年出栏3万头猪）大型沼气工程，项目投资199.6万元，09年10月竣工运行。目前运行良好。二是绿源牧业有限公司（年出栏3.2万头猪）大型沼气工程，项目总投资419.87万元，2009年3月开工建设，目前已竣工投入使用。

节能环保产业。①祥光铜业有限公司的环境集烟脱硫项目，主要回收铜冶炼过程中产生的二氧化硫，并且提高副产品硫酸的产量，不产生任何废弃物和废水，是企业实现清洁生产和可持续发展的必然要求，也是体现可持续发展的重要途径。目前项目已开始动工，项目达产后，年可处理二氧化硫2134吨，年产硫酸3234吨。

②泰康建材有限公司年产5500万㎡建筑纸面石膏板项目，利用工业废渣-磷石膏为主要生产纸面石膏板，对废渣进行回收综合利用。该项目目前已投产，每年可以利用化工厂废渣-磷石膏46万吨，生产5500万平方米纸面石膏，资源综合利用效果显著。

二、推动战略性新兴产业发展的基本思路

以科学发展观为指导，以体制机制创新为动力，以市场为导向，加快经济发展方式的转变，加大政府的扶持力度，坚持倾斜性的政府扶持和企业自主创新相结合的原则，大力发展循环经济，深入推进节能降耗，把新能源、新材料、节能环保等战略性新兴产业逐步培育成经济发展的主导力量。

新能源。重点发展以太阳能电池项目和聚康新能源有限公司的新能源燃气等项目为主，鼓励自主研发高效太阳能电池制造技术，主要要就开发单晶硅太阳能电池片、非晶硅薄膜太阳能电池、建筑用太阳能电池组件、光电发电控制系统等。延长产业链条，建立科研中心，加强与高校科研院所的合作；继续加大对沼气普及使用的力度，积极争取资金，最大程度的提高沼气覆盖率。争取2015年实现主营业务收入10亿元，利税5亿元。

具体产品：

①侨润开发有限公司的年产360MW非晶硅薄膜太阳能电池项目，是当前国际和国内解决能源和环保战略中备受关注的产品。该项目利用太阳能光伏发电无噪声，无污染等特点，建设周期短，规模设计自由度大，可就地使用，容易储存，符合我国能源和环保发展的法律、法规及各项政策、规划。采用瑞士欧瑞康公司进口成套生产设备，并与南开大学光电子技术研究所达成初步合作意向。

②聚康新能源有限公司的新能源燃气及加气母站建设项目，以太阳能加温工艺为主体工艺，经过化学、物理、高分子处理工艺成为新能源燃气（汽车燃气），同步建设加气母站，采用国际先进的工艺装备并经过工艺验证，成熟、适用、可靠，并根据产品特点和生产规模来选用相应的工艺装备，对拉动国民经济的增长，提高人民生活质量均具有重要意义。

新材料。重点发展新型薄膜项目，提升产品技术水平，加快新产品开发，加大科研投入，研究开发满足薄膜行业更高要求的产品，打造新型薄膜生产基地。争取2015年实现主营业务收入5亿元，利税2亿元。

具体产品：

金桥投资有限公司的年产750万㎡ZAO薄膜导电玻璃及LOW-E低辐射玻璃项目，是一种在高新技术领域及广泛的民用领域极具发展潜力的薄膜材料，目前已在压电传感器和声表面器件领域进入实用化阶段。该项目采用的是世界领先水平的真空磁控溅射生产工艺。

节能环保。重点发展生产废弃物回收循环利用，以集烟脱硫、粉煤灰利用、废渣综合利用、污水污泥处理、垃圾处理等项目为主要突破口，提高资源综合开发利用水平。推广集烟脱硫控制与治理等技术，加大烟气脱硫除尘技术的研发力度和装备的研发；加大粉煤灰回收利用、废渣综合利用研发力度，延长产业链条，以满足更多的市场需求；积极推广建筑垃圾回收利用，推广城市垃圾、餐厨垃圾处理成套技术设备，抓好再生资源的综合利用；积极发展中水回用，废水处理、污泥利用，鼓励支持有条件的企业生产相关技术设备。争取2015年实现主营业务收入4亿元，利税1亿元。

具体产品：

①森泉板业有限公司的采伐剩余物综合利用项目，以采伐剩余物为主要原料，加工成木质强化地板。该项目每年可消耗掉采伐剩余物13.28万吨，每年可为国家节约木材约为19-25万立方米。

②金蔡伦纸业有限公司的造纸废水深度处理和污泥无害化处理及资源化项目，可日处理15吨污泥、堆肥产量10.5吨，深度处理污水6000立方米。

③鲁西化工第五化肥有限公司的废渣综合利用生产建材项目，年可产15万吨硫酸和15万吨建材原料，15万吨硫酸本厂生产复合肥配套利用，15万吨建材原料可卖给附近水泥厂。

④森泉热电有限公司的年产50万立方米/年粉煤灰新型环保节能墙体材料项目，原料采用的是火力发电的工业废弃物，节能降耗，变废为宝，加上现在市场对新型墙体材料的需求不断增长，因此，具有十分明显的经济效益和社会效益。

⑤祥光铜业有限公司的环境集烟脱硫项目，主要回收铜冶炼过程中产生的二氧化硫，并且提高副产品硫酸的产量，不产生任何废弃物和废水，是企业实现清洁生产和可持续发展的必然要求，也是体现可持续发展的重要途径。项目达产后，年可处理二氧化硫2134吨，年产硫酸3234吨。

⑥第二污水处理厂的污水处理及配套管网工程，采用污水沉淀过滤、消毒处理等工序，对污水进行深净化，对于各个河渠、工业园、居民环境，都能起到很大的改善。

⑦城市生活垃圾处理厂工程项目，是一项集高科技技术示范、生态环境的改善，城市废弃物的回收再利用于一体的综合性垃圾处理项目，所有技术全部实行自动化、机械化操作，对改善城市环境，落实我县可持续发展观具有重要意义。

三、加快发展战略性新兴产业的对策

1、加强组织领导。建立县战略新兴产业发展建设领导小组，全面负责规划、指导、推进新兴产业发展。领导小组下设办公室，负责新兴产业发展的协调、服务工作，研究解决基地发展建设过程中的具体问题，提出加快新兴产业发展的具体政策和可操作性措施。各新兴产业发展基地和集中区所在镇街和开发区作为发展建设责任主体，要建立相应新兴产业发展建设领导小组，认真做好新兴产业基地和集中发展区的规划、建设、招商和管理工作。

2、加大政策扶持。充实调整经济发展政策，完善考核激励机制，强化行政推动和政策引导。土地政策，凡符合战略新兴产业发展方向的项目优先安排土地；财税政策，由县财政每年安排工业发展专项资金主要用于扶持新兴产业项目引进和公共服务平台建设，在税费方面，给予符合产业政策的企业适当减免或优惠；信贷政策，简化战略新兴产业生产企业贷款手续，对新兴产业企业和项目给予信贷倾斜支持，贷款利率给予适当优惠；人才政策，建立完善的留人用人机制，为从事高新技术研发、管理经营等高级专业人才提供子女入学、住房补贴等保障措施。

3、推进技术创新。加强技术创新体系建设,积极探索企业创新途径,形成政府、企业、科研院所紧密结合的共性技术创新机制,组建以企业为主体、以技术为纽带、产学研相结合的技术联盟，加速产学研结合。加强企业的自主开发能力和技术创新能力，鼓励企业成为技术开发和技术创新的主体。完善高新技术创业服务体系，布点发展高新孵化器，增强“孵化”高新技术企业的能力，围绕先导技术的突破,建立起以技术为核心并由相关产业良性互动产生的“雪球效应”和“溢出效应”机制,推广创新成果,加速实现产业化。

沼气生物脱硫原理篇9

农业部相关部门介绍，在农业部制定的“十二五”农村沼气工程建设规划纲要中，已将“沼气高值利用”列入其中。根据规划，农业部将选择日产气量5000立方米以上的特大型沼气工程，或者大中型沼气工程相对集中的地区进行试点，选用适当的脱硫、脱氧和脱二氧化碳技术。进行沼气净化、纯化，生产生物天然气和压缩天然气，进一步改善农民生活用能，促进农村节能。

“十一五”期间，我国农村沼气事业得到了长足发展，中央累计投入农村沼气建设资金212亿元。在中央投资带动和各方面共同努力下，农村沼气实现了跨越式发展。一些地方在推进沼气建设过程中，结合本地特点，对沼气的高值利用模式进行了新的探索。

河南省安阳县从2010年起按照“集中供气、联户使用、用气计量、适当收费、专人管理”的运行模式，在有条件的村、集约化养殖场，重点发展大型沼气集中供气工程。截至2010年底，全县大中型沼气工程累计达169处，秸秆发酵沼气集中供气工程达19处，28万农民用上了清洁能源，这一工程采用了先进的CSTR沼气发酵技术，产生的沼气经净化、提纯、压缩之后作为车用及民用燃料，发酵后的沼渣沼液用于生产有机肥。

沼气生物脱硫原理篇10

关键词：硫化物 生物脱硫 单质硫

1、前言

硫化物的排放是环境中的一项重要污染源。在厌氧处理过程中，硫酸盐被硫酸盐还原菌用作电子受体，硫化物是其末端产物。硫化物对环境的污染主要表现在以下方面：（1）毒性：据Busiman研究，H2S毒性的临界值为10mg/kg，短期暴露于H2S时临界值为15mg/kg。在高浓度下（500～1000mg/kg），H2S可以通过呼吸系统麻痹而使人昏迷甚至死亡。较低一些浓度时（50～500 mg/kg），H2S刺激呼吸道。（2）腐蚀性：沼气中存在H2S时能引起锅炉或发电机的腐蚀。当出水中存在H2S时能引起反应器的水泥壁面、下水道系统及管道管件腐蚀。（3）臭味：空气中含有0.2mg./kg的H2S时即可察觉到臭鸡蛋的气味。（4）高的需氧量：1mol硫化物完全氧化为硫酸盐需要2mol氧气。正因为如此，对硫化物的去处显得非常重要。

2、硫化物的主要去除方法

目前通常采用的方法是直接的气提、化学沉淀和氧化等物理化学的方法。但这些方法的能耗较高、需要较多的化学药品及沉淀物处理，因而成本较高。直接气提产生大量含H2S的空气，这些被污染的空气也应当再处理。化学沉淀产生的污泥也必须处理。用于除硫化物的氧化工艺包括曝气（有催化剂或没有催化剂）、氯化、臭氧、高锰酸钾或过氧化氢处理。在所有这些氧化处理中可能产生硫、连二硫酸盐和硫酸盐等末端产物。近年来，利用微生物除硫的技术正在积极发展，生物除硫技术被看成是一项很有前途的技术。

3、生物去除硫化物的原理

硫化物在微生物的作用下硫化物被氧化成单质硫，单质硫经沉淀分离从而达到去除硫的目的。能够氧化硫化物的微生物主要为：丝状硫细菌、光合硫细菌和无色硫细菌，其中大部分属于化能自养型。

3.1 丝状硫细菌

丝状硫细菌主要包括两个属，即贝氏硫菌属（beggiatoa）和发硫菌属（thiothrix）。生活在含硫化物的水中，能在有氧环境中把水中H2S氧化为单质硫，并从中获得生长和活动所需的能量，生成的单质硫则以硫粒的形式沉积在细胞体内，单质硫还可以被进一步氧化为硫酸盐。贝氏硫菌是一种可滑行的丝状细菌，发硫菌则固着生长。由于这类细菌将产生的单质硫贮存在细胞体内，给分离和提纯带来困难，在实际生产中应用较少。

3.2 光合硫细菌

光合硫细菌是一类光能营养细菌，它以硫化物或硫代硫酸盐作为电子供体，从光源中获得能量，依靠体内特殊光合色素，同化CO2进行光合作用。其反应式如下：